專利名稱:非線性直驅(qū)浮子式波浪能發(fā)電裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種非線性直驅(qū)浮子式波浪能發(fā)電裝置，將該發(fā)電裝置置于海中，波浪帶動浮子上下移動，進而帶動第一磁鐵上下移動。使感應(yīng)線圈切割第一磁鐵產(chǎn)生的磁場線，實現(xiàn)了利用波浪能發(fā)電的功能。同時，位于第一磁鐵四周的第二磁鐵和第一磁鐵產(chǎn)生的磁力與能量輸出系統(tǒng)中彈簧產(chǎn)生的彈力相互作用，使系統(tǒng)出現(xiàn)負剛度，提高振動能量，使能量輸出系統(tǒng)勢能阱呈現(xiàn)雙井特性提高能量捕獲效率，特別是低頻時的能量效率捕獲。
【專利說明】
非線性直驅(qū)浮子式波浪能發(fā)電裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于新型可再生能源技術(shù)和海洋裝備領(lǐng)域，特別涉及一種浮子式波浪能發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，發(fā)電的方式主要有風(fēng)能發(fā)電、水能發(fā)電、波浪能發(fā)電等。相比于風(fēng)能，波浪能是一種更為持久，能量密度更大的清潔能源，如果能得到有效的開發(fā)，它將為人類提供充足豐富的清潔能源。波浪能發(fā)電裝置按照能量轉(zhuǎn)換方式的不同，可以分為振蕩浮子式，振蕩水柱式和收縮坡道式。振蕩浮子式波浪能發(fā)電裝置是目前發(fā)展較好的能量轉(zhuǎn)換裝置，該裝置主要利用浮子的垂蕩運動吸收波浪能量，將波浪能轉(zhuǎn)換為機械能或液壓能再驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，或者直接驅(qū)動線性發(fā)電機發(fā)電。
[0003]對于當(dāng)前的線性直驅(qū)浮子式波浪能發(fā)電裝置，其浮子下部連接一個直線發(fā)電機，整個發(fā)電裝置僅有一個固有自振頻率，只有當(dāng)入射波頻率與裝置固有頻率相等時，即共振時捕獲能量最多，但當(dāng)入射波的頻率偏離裝置的固有頻率時，捕獲的能量就大大降低，而實際海況中波浪頻率遠低于波浪能發(fā)電裝置的固有頻率，因此不利于實際海洋波浪能量的捕獲。而且傳統(tǒng)裝置在共振時浮子振動劇烈，容易損壞，減少裝置在海洋中使用壽命，同時共振時產(chǎn)生的電壓過大，對蓄電池沖擊嚴重。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為了解決當(dāng)前波浪能發(fā)電裝置的缺陷，本實用新型提供一種波浪能發(fā)電裝置，該裝置不僅能夠增加波浪在低頻時的能量捕獲，而且夠拓寬能量圖譜帶寬，同時在共振時浮子振動相對較小，有利于延長發(fā)電裝置使用壽命。
[0005]更具體的，本實用新型提供了一種非線性直驅(qū)浮子式波浪能發(fā)電裝置，包括底座；
[0006]能量輸出系統(tǒng)固定設(shè)于底座上表面，且能量輸出系統(tǒng)的頂部設(shè)有讓連接軸通過的通孔該通孔設(shè)有密封件，且該密封件套設(shè)于連接軸上，連接軸能夠相對密封件上下滑動;底座固定于海中；
[0007]能量輸出系統(tǒng)內(nèi)部包括一個可上下移動的第一磁鐵以及若干位于第一磁鐵四周的第二磁鐵，第一磁鐵和第二磁鐵的N極方向指向能量輸出系統(tǒng)的頂部或底部；
[0008]第一磁鐵的底部通過彈性件與能量輸出系統(tǒng)的底部相連接，第一磁鐵的頂部通過連接軸與浮子相連接，浮子套設(shè)于能量輸出系統(tǒng)的外表面；
[0009]感應(yīng)線圈繞設(shè)于第一磁鐵四周，且位于第一磁鐵和第二磁鐵之間，感應(yīng)線圈的兩端與蓄電裝置或用電裝置相連接；
[0010]波浪帶動浮子上下移動，進而帶動第一磁鐵上下移動。
[0011 ]作為優(yōu)選的，彈性件為彈簧。
[0012]作為優(yōu)選的，底座通過若干錨繩與海底相連接。
[0013]作為優(yōu)選的，底座為垂蕩板。
[0014]作為優(yōu)選的，第一磁鐵的半徑大于能量輸出系統(tǒng)上方開口的大小。
[0015]作為優(yōu)選的，蓄電裝置為蓄電池。
[0016]作為優(yōu)選的，第二磁鐵與第一磁鐵之間的距離相等。
[0017]作為優(yōu)選的，能量輸出系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有四個第二磁鐵；四個第二磁鐵均勻分布在第一磁鐵的四周。
[0018]作為優(yōu)選的，能量輸出系統(tǒng)呈圓柱狀。
[0019]作為優(yōu)選的，第二磁鐵為永磁體。
[0020]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:在由磁鐵和感應(yīng)線圈組成的直線發(fā)電機周圍增加外部磁鐵。其科學(xué)原理為，在直線發(fā)電機周圍增加外部磁鐵，則外部磁鐵和中心磁鐵產(chǎn)生的磁力與能量輸出系統(tǒng)中彈簧產(chǎn)生的彈力相互作用，使系統(tǒng)出現(xiàn)負剛度，該負剛度可以顯著提高振動能量，特別是低頻振動能量的吸收;使能量輸出系統(tǒng)勢能阱呈現(xiàn)雙井特性(傳統(tǒng)裝置為單井)，可以顯著提高能量捕獲效率，特別是低頻時的能量效率捕獲。同時，外部磁鐵在中心磁鐵振動時，該負剛度能夠降低重心磁鐵上下振動的幅度，避免共振時產(chǎn)生的電壓過大，導(dǎo)致?lián)p壞蓄電池或用電設(shè)備。
【附圖說明】

[0021]圖1為本實用新型中一種實施方式的剖面示意圖。
[0022]圖2為本實用新型中一種實施方式中能量輸出系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3為本實用新型中一種實施方式中磁鐵分布位置關(guān)系俯視圖。
【具體實施方式】
[0024]實施方式一
[0025]本實用新型的第一種實施方式提供了一種非線性直驅(qū)浮子式波浪能發(fā)電裝置，包括底座，該底座為一塊垂蕩板4，該垂蕩板4通過若干錨繩固定在海中。能量輸出系統(tǒng)3固定設(shè)于垂蕩板4上表面，且在該能量輸出系統(tǒng)3的頂部設(shè)有讓連接軸2通過的通孔該通孔設(shè)有密封件，且該密封件套設(shè)于連接軸上，連接軸能夠相對密封件上下滑動。在能量輸出系統(tǒng)3內(nèi)部設(shè)有一個第一磁鐵7以及若干第二磁鐵6，第二磁鐵6排布在第一磁鐵7的四周。第一磁鐵7與第二磁鐵6的N極統(tǒng)一指向能量輸出系統(tǒng)3的頂部或者底部。第一磁鐵7的底部與能量輸出系統(tǒng)3的底部之間采用彈性件相互連接，該彈性件可以是彈簧9，也可以是橡皮筋等具有彈性的連接件。第一磁鐵7的上端通過連接軸2與浮子I相連接，浮子I套設(shè)于能量輸出系統(tǒng)3的外表面;感應(yīng)線圈8繞設(shè)于第一磁鐵7的四周，且固定于第一磁鐵7和第二磁鐵6之間，感應(yīng)線圈8的兩端與蓄電裝置或用電裝置相連接;波浪帶動浮子I上下移動，進而帶動第一磁鐵7上下移動。
[0026]在本實施方式中，能量輸出系統(tǒng)3呈圓柱狀，內(nèi)部有四個固定設(shè)置的永磁體第二磁鐵6，在四個第二磁鐵6的中心設(shè)有一個能夠上下振蕩的第一磁鐵7。該裝置浸泡在海水中時，受到海水流動以及浮力的作用，浮子I會上下運動。該浮子的上下運動，通過連接軸2帶動能量輸出系統(tǒng)3內(nèi)的第一磁鐵7上下運動。在該運動過程中，感應(yīng)線圈8相當(dāng)于在對磁場線進行往返切割，并產(chǎn)生電流。同時，位于第一磁鐵7四周的第二磁鐵6對第一磁鐵7產(chǎn)生磁力與彈簧力相互作用，使能量輸出系統(tǒng)產(chǎn)生負剛度，而負剛度可以顯著提高振動能量。該感應(yīng)線圈8可以與用電裝置相連接，也可以和蓄電池或者其他蓄電裝置相連接，將電力儲存起來。
[0027]較佳的，連接軸2的末端半徑以及第一磁鐵7的半徑至少有一個大于該密封件的內(nèi)徑，使得在海水上漲時，浮子I不會將第一磁鐵7拉出能量輸出系統(tǒng)，能夠有效防止彈簧9過度拉伸導(dǎo)致彈簧9損壞。
[0028]上述各實施方式是實現(xiàn)本實用新型的具體實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，而在實際應(yīng)用中，可以在形式上和細節(jié)上對其作各種改變，而不偏離本實用新型的精神和范圍。
【主權(quán)項】
1.一種非線性直驅(qū)浮子式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于，包括底座； 能量輸出系統(tǒng)(3)固定設(shè)于所述底座上表面，且所述能量輸出系統(tǒng)(3)的頂部設(shè)有讓連接軸(2)通過的通孔，所述通孔設(shè)有密封件，且所述密封件套設(shè)于所述連接軸(2)上，所述連接軸(2)能夠相對所述密封件上下滑動;所述底座固定于海中； 所述能量輸出系統(tǒng)(3)內(nèi)部包括一個可上下移動的第一磁鐵(7)以及若干位于所述第一磁鐵(7)四周的第二磁鐵(6)，所述第一磁鐵(7)和第二磁鐵(6)的N極方向指向所述能量輸出系統(tǒng)(3)的頂部或底部； 所述第一磁鐵(7)的底部通過彈性件與所述能量輸出系統(tǒng)(3)的底部相連接，所述第一磁鐵(7)的頂部通過所述連接軸(2)與浮子(I)相連接； 感應(yīng)線圈(8)繞設(shè)于所述第一磁鐵(7)四周，且位于所述第一磁鐵(7)和第二磁鐵(6)之間，所述感應(yīng)線圈(8)的兩端與蓄電裝置或用電裝置相連接； 波浪帶動所述浮子(I)上下移動，進而帶動第一磁鐵(7)上下移動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非線性直驅(qū)浮子式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于，所述彈性件為彈簧(9)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非線性直驅(qū)浮子式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于，所述底座通過若干錨繩(5)與海底相連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非線性直驅(qū)浮子式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于，所述底座為垂蕩板(4)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非線性直驅(qū)浮子式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于，所述第一磁鐵(7)的半徑大于所述能量輸出系統(tǒng)上方開口的大小。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非線性直驅(qū)浮子式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于，所述蓄電裝置為蓄電池。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非線性直驅(qū)浮子式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于，所述第二磁鐵(6)與所述第一磁鐵(7)之間的距離相等。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非線性直驅(qū)浮子式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于，所述能量輸出系統(tǒng)(3)內(nèi)設(shè)有四個所述第二磁鐵(6);四個所述第二磁鐵(6)均勻分布在所述第一磁鐵(7)的四周。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非線性直驅(qū)浮子式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于，所述能量輸出系統(tǒng)(3)呈圓柱狀。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非線性直驅(qū)浮子式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于，所述第二磁鐵(6)為永磁體。
【文檔編號】F03B13/18GK205714565SQ201620360443
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月26日
【發(fā)明人】肖龍飛, 肖曉龍, 楊立軍, 寇雨豐, 李揚
【申請人】上海交通大學(xué)